1.5 生物质能源发展现状与趋势
生物质能对全球能源的供应远高于其他可再生能源。2015年生物质能满足的能源需求达60EJ。从2010年开始，生物质能利用率以每年2%的速度增长。自2005年起，生物质能在全球总的一次能耗中始终占10%左右，并且从2005—2015年，全球生物质能需求已经增长了24%。生物质能的利用主要体现在供热、发电及运输这三个方面。2015年，全球生物质发电装机总容量达106.4GW，发电量达464TW·h。发电量具有代表性的国家有美国（69TW·h）、德国（50TW·h）、中国（48TW·h），巴西（40TW·h）、日本（36TW·h）及英国和印度。2015年，全球生物燃料产量达1330亿L，其中主要的生物燃料为乙醇（74%）和生物柴油（22%）及少量的加氢植物油。美国和巴西生物燃料产量占全球主导地位，总占比达70%。
1.5.1 国内外生物质能发展现状
目前生物质能源是美国国内最大的可再生能源。美国在开发利用生物质能方面处于世界领先地位，主要生物质能源的利用形式包括乙醇、生物柴油、生物电能以及工业过程利用等，大规模种植的能源作物主要是大豆、玉米和向日葵。美国生物质能产业是当今发展得最成功的国家。2009年，时任美国总统奥巴马对美国农业部长下达了总统令，要求农业部大力加快在生物燃料产业的投资和生产，在美国建立永久的生物燃料产业，扩大生物燃料基础设施，利用这个产业为美国加快发展农村经济提供唯一的机会。
巴西是世界上生物质能源生产及利用的先驱，全球最大的生物质能源项目普罗阿克尔（PROALCOOL）于1975年在巴西建立。巴西是当今世界上利用生物质生产酒精且规模化开发生物质能最好的国家之一，是全球第一大生物乙醇生产国和出口国。其不仅是目前世界上唯一不使用纯汽油作汽车燃料的国家（该国乙醇产量的97%都用于燃料），而且也是世界上最早通过立法手段强制推广乙醇汽油的国家。燃料乙醇成为了巴西的支柱产业，有利于巴西保证能源安全、促进经济发展和增加就业。
欧盟各成员国生物质燃料产业的发展进度，基本呈现三大类：①第一大类是以德国、瑞典、法国为代表的已成功启动生物燃料产业的国家；②第二大类包括捷克、波兰、斯洛伐克等国家，这些国家在早期引入生物质燃料产业以支持农业的发展，并取得了一定的成功，但是这些国家政府的支持政策均在实施过程中出现一定的波动，导致市场对该行业缺乏足够的信心与投资兴趣，影响了该行业的发展；③第三大类主要包括英国、荷兰、马耳他等国家，这些国家在发展生物质燃料的问题上仍处于谨慎观望、小步慢走的阶段。
目前，中国生物质能的主要转换技术是热解技术、生物质能气化和生物质发电。总体而言，中国的技术水平仍相对比较滞后，生物质能源产业要进一步发展就要力争突破技术瓶颈，尤其是第二代生物燃料和部分新生物化学品研发尤为重要。为进一步完善我国生物质能产业政策体系，加强生物质能供热应用，着力推进产业改造升级，改善环境质量，治理大气环境污染等，2014年至今，先后出台的政策有：《关于实施联合国开发计划署——中国生物质颗粒燃料示范项目有关问题的通知》《关于开展生物质成型燃料锅炉供热示范项目建设的通知》《京津冀及周边地区秸秆综合利用和禁烧工作方案（2014—2015年）》《关于加强和规范生物质发电项目管理有关要求的通知》《北方地区冬季清洁取暖规划2017—2021年》《关于促进生物质能供热发展指导意见的通知》等。
世界各国都在加快生物质能源的发展进度，生物燃料供给量将会快速增长，预计2050年将超过30 EJ（图1.7）。其中普通生物柴油及普通乙醇供给量将逐年减少，最终被生物甲烷、生物喷气燃料、高级生物柴油、纤维素乙醇和甘蔗乙醇等更加清洁的生物燃料取代；高级生物柴油将得到迅猛发展，到2050年，供给量将超过10 EJ。
图1.7 世界生物燃料供给量预测
1.5.2 我国生物质能的发展趋势与对策
我国生物质资源丰富，能源化利用潜力大。全国可作为能源利用的农作物秸秆及农产品加工剩余物、林业剩余物和能源作物、生活垃圾与有机废弃物等生物质资源总量每年约4.6亿t标准煤。截至2015年，生物质能利用量约3500万t标准煤，其中商品化的生物质能利用量约1800万t标准煤。生物质发电和液体燃料产业已形成一定规模，生物质成型燃料、生物天然气等产业已起步，呈现良好发展势头。
1.生物质发电
截至2015年，我国生物质发电总装机容量约1030万kW，其中，农林生物质直燃发电约530万kW，垃圾焚烧发电约470万kW，沼气发电约30万kW，年发电量约520亿kW·h，生物质发电技术基本成熟。
2.生物质成型燃料
截至2015年，生物质成型燃料年利用量约800万t，主要用于城镇供暖和工业供热等领域。生物质成型燃料供热产业处于规模化发展初期，成型燃料机械制造、专用锅炉制造、燃料燃烧等技术日益成熟，具备规模化、产业化发展基础。
3.生物质燃气
截至2015年，全国沼气理论年产量约190亿m3，其中户用沼气理论年产量约140亿m3，规模化沼气工程约10万处，年产气量约50亿m3，沼气正处于转型升级关键阶段。
4.生物液体燃料
截至2015年，燃料乙醇年产量约210万t，生物柴油年产量约80万t。生物柴油处于产业发展初期，纤维素燃料乙醇加快示范，我国自主研发生物航煤成功应用于商业化载客飞行示范。
我国生物质能具有良好的发展势头，预测生物质发电量逐年增长，2050年将达到1100亿kW·h（图1.8），尤其秸秆发电和垃圾发电量更是迅猛增长，将分别达到300亿kW·h和460亿kW·h。预计2025年后，生物质供给量也开始急剧增长，预计到2050年达到6.5EJ。
图1.8 中国生物质能发电量及生物质能供给量预测
《生物质能发展“十三五”规划》最新指出：生物质能是唯一可转化成多种能源产品的新能源，通过处理废弃物直接改善当地环境，是发展循环经济的重要内容，综合效益明显。从资源和发展潜力来看，生物质能总体仍处于发展初期，还存在以下主要问题：
（1）尚未达成共识。目前社会各界对生物质能认识不够充分，一些地方甚至限制成型燃料等生物质能应用，导致生物质能发展受到制约。
（2）分布式商业化开发利用经验不足。受制于我国农业生产方式，农林生物质原料难以实现大规模收集，一些年利用量超过10万t的项目，原料收集困难。畜禽粪便收集缺乏专用设备，能源无害化处理难度较大。急需探索就近收集、就近转化、就近消费的生物质能分布式商业化开发利用模式。
（3）专业化市场化程度低，技术水平有待提高。生物天然气和生物质成型燃料仍处于发展初期，受限于农村市场，专业化程度不高，大型企业主体较少，市场体系不完善，尚未成功开拓高价值商业化市场。纤维素乙醇关键技术及工程化尚未突破，急待开发高效混合原料发酵装置、大型低排放生物质锅炉等现代化专用设备，提高生物天然气和成型燃料工程化水平。
（4）标准体系不健全。尚未建立生物天然气、生物成型燃料工业化标准体系，缺乏设备、产品、工程技术标准和规范。尚未出台生物质锅炉和生物天然气工程专用的污染物排放标准。生物质能检测认证体系建设滞后，制约了产业专业化规范化发展。缺乏对产品和质量的技术监督。
（5）政策不完善。生物质能开发利用涉及原料收集、加工转化、能源产品消费、伴生品处理等诸多环节，政策分散，难以形成合力。尚未建立生物质能产品优先利用机制，缺乏对生物天然气和成型燃料的终端补贴政策支持。
在未来20年生物质能源基本发展策略如下：
（1）农村能源。进一步推广实用技术，充分发挥生物质能作为农村补充能源的作用，为农村提供清洁的能源，改善农村生活环境，提高人民生活条件。
（2）工业化应用。促进成熟技术的产业化，提高生物质能利用的比重，提高生物质能在能源领域的地位，为生物质能今后的大规模应用奠定工业基础。
（3）技术前沿与新技术。提高生物质能的利用价值，实现生物质能多途径利用，大力开发高品位生物质能转化的新技术，建立工业性试验示范工程，为未来大规模利用生物质能源提供技术支撑和技术储备。
（4）基础理论研究。对于生物质能技术研究中存在且必须加以解决的重大科学理论问题，应予以足够的重视，加大研究力度，为生物质能新技术或新工艺与研究提供理论依据。
（5）资源发展。研究、培育、开发速生、高产的能源植物品种，利用山地、荒地、沙漠、湖泊和近海地区发展能源农场、林场或养殖场，建立生物质能资源发展基地，提供可工业化利用的糖类、淀粉、木质或油类等生物质能资源。
（6）政策扶持。由于生物质能的现代化利用尚处于发展初期，与其他能源建设相比，需要政府给予更多的支持和相应的扶持政策。提高认识，加强领导；制定优惠政策，增加资金投入；应用高新技术，做好试验示范；加强产业建设，提高经济效益；随着企业的发展，必须建立相应的服务体系、并要不断提高服务质量；提高业务素质，壮大技术队伍；开展国际合作，引进先进技术和资金。